CN112687773B - 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents
紫外发光二极管的外延片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112687773B CN112687773B CN202011489457.5A CN202011489457A CN112687773B CN 112687773 B CN112687773 B CN 112687773B CN 202011489457 A CN202011489457 A CN 202011489457A CN 112687773 B CN112687773 B CN 112687773B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- doped
- low
- type
- undoped algan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本公开提供了一种紫外发光二极管的外延片及其制备方法，属于发光二极管领域。所述外延片包括：衬底和顺次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、第一未掺杂AlGaN层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层包括顺次层叠在所述第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，所述低掺杂N型层包括层叠在所述高掺杂N型层上的第一低掺杂层，所述高掺杂N型层和所述第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，所述高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度。本公开能够提高紫外发光二极管的电性。
Description
技术领域
本公开涉及发光二极管领域，特别涉及一种紫外发光二极管的外延片及其制备方法。
背景技术
紫外LED(Light Emitting Diode，发光二极管)有着广阔的市场应用前景，如紫外(简称UV)LED光疗仪是未来很受欢迎的医疗器械，但是UV LED技术还处于成长期，内量子效率低等问题制约着AlGaN基紫外LED进一步发展。
相关技术提供了一种AlGaN基紫外发光二极管的外延片，其结构包括：衬底以及顺次生长在衬底上的缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。
在实现本公开的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：外延片的电性(如工作电压、抗静电能力等)存在改善的空间。
发明内容
本公开实施例提供了一种紫外发光二极管的外延片及其制备方法，能够提高紫外发光二极管的电性。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种紫外发光二极管的外延片，所述外延片包括：
衬底和顺次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、第一未掺杂AlGaN层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，
所述N型半导体层包括顺次层叠在所述第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，
所述低掺杂N型层包括层叠在所述高掺杂N型层上的第一低掺杂层，
所述高掺杂N型层和所述第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，
所述高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度。
可选地，所述低掺杂N型层还包括第二低掺杂层，所述第二低掺杂层包括顺次层叠在所述第一低掺杂层上的GaN层和SiN层。
可选地，所述低掺杂N型层还包括第三低掺杂层，
所述第三低掺杂层包括顺次层叠在所述第二低掺杂层上的AlN层和SiN层。
可选地，所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
可选地，所述外延片还包括第二未掺杂AlGaN层，
所述第二未掺杂AlGaN层位于所述N型半导体层和所述有源层之间，所述第二未掺杂AlGaN层的厚度小于所述第一未掺杂AlGaN层的厚度。
另一方面，提供了一种紫外发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供衬底；
顺次在所述衬底上沉积低温缓冲层和第一未掺杂AlGaN层；
在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，所述N型半导体层包括顺次层叠在所述第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，所述低掺杂N型层包括层叠在所述高掺杂N型层上的第一低掺杂层，所述高掺杂N型层和所述第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，所述高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度；
顺次在所述N型半导体层上沉积有源层和P型半导体层。
可选地，所述低掺杂N型层还包括第二低掺杂层，所述第二低掺杂层包括顺次层叠在所述第一低掺杂层上的GaN层和SiN层，
所述在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，包括：
在所述第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积所述高掺杂N型层、所述第一低掺杂层和所述第二低掺杂层。
可选地，所述低掺杂N型层还包括第三低掺杂层，所述第三低掺杂层包括顺次层叠在所述第二低掺杂层上的AlN层和SiN层，
所述在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，包括：
在所述第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积所述高掺杂N型层、所述第一低掺杂层、所述第二低掺杂层和所述第三低掺杂层。
可选地，所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
可选地，所述外延片还包括第二未掺杂AlGaN层，所述顺次在所述N型半导体层上沉积有源层和P型半导体层之前，还包括：
在所述N型半导体层上沉积第二未掺杂AlGaN层，所述第二未掺杂AlGaN层的厚度小于所述第一未掺杂AlGaN层的厚度。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过N型半导体层包括高掺杂N型层和低掺杂N型层，低掺杂N型层包括层叠在高掺杂N型层上的第一低掺杂层，高掺杂N型层和第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层中Si掺杂浓度；高掺杂浓度可以降低体电阻、提高外延片的电性，在高掺杂层后引入低掺杂层，可以作为电流扩展层改善电流扩展，也可以提高外延片的电性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的结构示意图。参见图1，该外延片包括：衬底1和顺次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、第一未掺杂AlGaN层3、N型半导体层4、有源层5和P型半导体层6。
N型半导体层4包括顺次层叠在第一未掺杂AlGaN层3上的高掺杂N型层41和低掺杂N型层42。
低掺杂N型层42包括层叠在高掺杂N型层41上的第一低掺杂层421。
高掺杂N型层41和第一低掺杂层421均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层。
高掺杂N型层41中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层42中Si掺杂浓度。
在本公开实施例中，通过N型半导体层包括高掺杂N型层和低掺杂N型层，低掺杂N型层包括层叠在高掺杂N型层上的第一低掺杂层，高掺杂N型层和第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层中Si掺杂浓度；高掺杂浓度可以降低体电阻、提高外延片的电性，在高掺杂层后引入低掺杂层，可以作为电流扩展层改善电流扩展，也可以提高外延片的电性。
图2是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的结构示意图，该外延片可以是AlGaN基紫外发光二极管的外延片。
参见图2，该外延片包括：衬底1和顺次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、第一未掺杂AlGaN层3、N型半导体层4、有源层5和P型半导体层6。
衬底1可以是蓝宝石衬底。
低温缓冲层2可以是AlN低温缓冲层，用于释放衬底1与外延层(包括低温缓冲层2、第一未掺杂AlGaN层3、N型半导体层4、有源层5和P型半导体层6)之间的晶格失配和热失配。
低温缓冲层2的厚度可以是10至30nm，如15nm。
第一未掺杂AlGaN层3中不掺杂(无掺杂AlGaN层)，用于提升外延底层长晶质量。
第一未掺杂AlGaN层3的厚度可以为1.5μm。
N型半导体层4用于提供电子。
N型半导体层4包括顺次层叠在第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层41和低掺杂N型层42。
低掺杂N型层42包括层叠在高掺杂N型层41上的第一低掺杂层421。
高掺杂N型层41包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，同样地，第一低掺杂层421也包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层。
N型半导体层4中n型掺杂剂是Si，Si由SiN层提供。
高掺杂N型层41中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层42中Si掺杂浓度。
在本公开实施例中，通过N型半导体层4包括高掺杂N型层41和低掺杂N型层42，低掺杂N型层42包括层叠在高掺杂N型层41上的第一低掺杂层421，高掺杂N型层41和第一低掺杂层421均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层41中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层42中Si掺杂浓度；高掺杂浓度可以降低体电阻、提高外延片的电性，在高掺杂层后引入低掺杂层，可以作为电流扩展层改善电流扩展，也可以提高外延片的电性。
高掺杂N型层41中Si的掺杂浓度可以是1019-2*1020/cm3，如2*1019/cm3。
高掺杂N型层41的厚度可以是1.5-4μm，如2.5μm。
第一低掺杂层421中Si的掺杂浓度可以是10E17-10E19/cm3，如2.0*1018/cm3。
第一低掺杂层421的厚度可以是20-100nm，如50nm。
示例性地，低掺杂N型层42还包括第二低掺杂层422，第二低掺杂层422包括顺次层叠在第一低掺杂层421上的GaN层和SiN层。
第二低掺杂层422中Si的掺杂浓度可以是10E17-10E19/cm3，如1.0*1018/cm3。
第二低掺杂层422的厚度可以是10-100nm，如25nm。
N型半导体层4中，AlGaN偏三维生长，厚度较厚还会有裂纹，通过生长一层偏二维生长的GaN/SiN层，有助于抑制缺陷向上延伸。
示例性地，低掺杂N型层42还包括第三低掺杂层423，第三低掺杂层423包括顺次层叠在第二低掺杂层422上的AlN层和SiN层。
第三低掺杂层423中，AlN能带高，有助于提高电流扩展，并可以作为载流子限制层，将载流子限制在量子阱层中进行辐射复合。
第三低掺杂层423中Si的掺杂浓度可以是10E17-10E19/cm3，如1.5*1018/cm3。
第三低掺杂层423的厚度可以是10-100nm，如30nm。
示例性地，低掺杂N型层42中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
示例性地，低掺杂N型层42中Si掺杂浓度为10E17/cm3-10E19/cm3，如1.5*1018/cm3。
N型半导体层4的整体厚度可以为1.5-4μm，如2.5μm。
示例性地，外延片还包括第二未掺杂AlGaN层8。
第二未掺杂AlGaN层8位于N型半导体层4和有源层5之间，第二未掺杂AlGaN层8的厚度小于第一未掺杂AlGaN层3的厚度。
第二未掺杂AlGaN层8作为后续外延层的接触层，该层太厚，会升高电阻率，因此不宜过厚。
示例性地，第二未掺杂AlGaN层8的厚度小于100nm，如30nm。
有源层5作为电子、空穴发生辐射复合区域。
有源层5包括多个量子垒层51和多个量子阱层52。量子垒层51和量子阱层52交替分布。
示例性地，量子垒层51和量子阱层52均为AlGaN层；量子阱层52中的Al组分含量低于量子垒层51中的Al组分含量。这样，量子垒层才可以起到势垒作用。
紫外发光二极管的外延片的量子垒层51组分是AlxGa1-xN，量子阱层52组分是AlyGa1-yN，y的大小与发光波长相关。为保证量子垒层51发挥势垒作用，x>y，以保证能带高度大于阱层。示例性地，x的取值为0.5，y的取值范围为0.2～0.4。
示例性地，除最后一个沉积的量子垒层51a外，其他量子垒层51均为n型掺杂量子垒层。
可选地，本实施例中有源层5共有6个周期的AlGaN量子阱层52和AlGaN量子垒层51，进一步地，6个AlGaN量子阱层52的厚度均为2.5nm，6个AlGaN垒层的厚度均为12nm。
可选地，参见图2，P型半导体层6包括顺次沉积在有源层5上的电子阻挡层61和P型层62。
电子阻挡层61用于阻挡电子从有源区逃逸到P型层62影响内量子效率。
可选地，电子阻挡层61为未掺杂的AlGaN层。电子阻挡层61未掺杂时，简化了制备工艺并提升了电子阻挡效果。
电子阻挡层61可以是AlsGa1-sN(0.2<s<0.6)层。
P型层62用于提供空穴。
P型层62的材质可以是AlGaN。电子阻挡层61中的Al组分要高于P型层62的Al组分，以起到势垒作用，阻挡电子溢流。
P型层62中P型掺杂剂可以是Mg，掺杂浓度为5*1018～1020/cm3。
可选地，参见图2，该外延片还可以包括P型接触层7，P型接触层7沉积在P型层62上。P型接触层7用于与后续芯片接触，减小接触电阻。
P型接触层7可以是P型GaN层，P型掺杂剂可以是Mg，掺杂浓度为1019cm-3-1020cm-3。
图3是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图，参见图3，该制备方法流程包括如下步骤。
步骤101、提供衬底。
步骤102、顺次在衬底上沉积低温缓冲层和第一未掺杂AlGaN层。
步骤103、在第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层。
N型半导体层包括顺次层叠在第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，低掺杂N型层包括层叠在高掺杂N型层上的第一低掺杂层，高掺杂N型层和第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层中Si掺杂浓度。
步骤104、顺次在N型半导体层上沉积有源层和P型半导体层。
在本公开实施例中，通过N型半导体层包括高掺杂N型层和低掺杂N型层，低掺杂N型层包括层叠在高掺杂N型层上的第一低掺杂层，高掺杂N型层和第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层中Si掺杂浓度；高掺杂浓度可以降低体电阻、提高外延片的电性，在高掺杂层后引入低掺杂层，可以作为电流扩展层改善电流扩展，也可以提高外延片的电性。
图4是本公开实施例提供的一种紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图。参见图4，该制备方法流程包括如下步骤。
步骤201、提供衬底。
衬底采用以(0001)晶向蓝宝石(Al2O3)为衬底。
步骤202、在衬底上沉积低温缓冲层。
低温缓冲层可以是AlN低温缓冲层。
AlN低温缓冲层可以采用PVD(Physical Vapour Deposition，物理气相沉积)设备制备。将衬底放在PVD反应腔中，向反应腔内通入N2和Ar，利用电场下形成的Ar等离子体轰击Al靶材，Al原子溅射后与被离子化的N原子反应，形成AlN薄膜。其中，溅射功率可以为3000～5000W。
AlN低温缓冲层可以采用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备制备。将衬底放在MOCVD反应腔中，向反应腔内通入TMAl和NH3，通过化学气相沉积法制备AlN薄膜。
其中，AlN低温缓冲层的生长温度为400-700℃，生长压力为1～10torr，厚度为15至40nm。
生长低温缓冲层主要是为了释放蓝宝石衬底与AlGaN材料的晶格失配和热失配。但是该层的厚度不宜过厚，因为该层为了释放晶格适配晶体质量较差，如果生长过厚，则会影响后续外延结构的生长并且会吸光影响外量子效率。例如，本实施例中AlN低温缓冲层的生长温度为520℃，生长厚度约15nm。
步骤203、在低温缓冲层上沉积第一未掺杂AlGaN层。
在生长第一未掺杂AlGaN层之前，可以在MOCVD设备中对低温缓冲层(带衬底)进行原位退火处理，温度在1000℃-1200℃，压力区间为150Torr-500Torr，时间在5分钟至10分钟之间。
退火完成后，将MOCVD设备的温度调节至1000℃-1200℃，生长厚度在0.1至3.0微米的第一未掺杂AlGaN层，生长压力在50Torr至200Torr之间。
示例性地，第一未掺杂AlGaN层的生长压力为100Torr，生长温度为1100℃，厚度为1.5微米。
在低温缓冲层后生长第一未掺杂AlGaN层，该层作为后续生长材料的基础，需要控制缺陷密度，保证晶体质量。本实施例中，对第一未掺杂AlGaN层的生长方式进行了改进：减少Al和N之间的预反应，减少副产物，提高晶体质量。在实现时，以间断(脉冲)的方式通入氨气，例如，氨气开30s关10s断续通入反应腔，从而减少Al和N之间的预反应。
步骤204、在第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层。
第一未掺杂AlGaN层生长结束后，生长N型半导体层，厚度在1.5-4.0微米之间，生长温度在1000℃-1200℃，压力在50Torr至200Torr之间。
例如，N型半导体层的厚度在2.5微米，生长温度在1100℃，压力在100Torr。
示例性地，N型半导体层包括顺次层叠在第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，低掺杂N型层包括层叠在高掺杂N型层上的第一低掺杂层，高掺杂N型层和第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于低掺杂N型层中Si掺杂浓度。
在实现时，采用delta掺杂方式生长高掺杂N型层和低掺杂N型层。delta掺杂方式包括：长完某一层时，只通杂质源，让杂质原子覆盖，然后再正常生长。delta掺杂浓度分布理想情况下应该符合delta函数，即杂质只分布于掺杂层，其他区域为0。
示例性地，生长高掺杂N型层的方式包括：低压高温条件(如生长温度在1100℃，压力在100Torr)下NH3持续通入，MO源(TMGa和TMAl)和SiH4间隔通入，从而制备出高晶体质量高掺杂浓度的AlGaN/SiN超晶格N型半导体层。
示例性地，生长高掺杂N型层中AlGaN层时，TMGa流量<500sccm。低的TMGa流量可以促进Al原子迁移。
第一低掺杂层的生长方式与高掺杂N型层的生长方式类似，不同之处在于，Si掺杂浓度不同。delta掺杂方式的掺杂浓度能够通过控制杂质源的通入时间和流量来控制，最终体现为SiN层的厚度不同。例如，在生长高掺杂N型层时，SiH4每一次的通入时间可以为8s，流量可以为200sccm；在生长第一低掺杂层时，SiH4每一次的通入时间可以为3s，流量可以为100sccm，这样能够保证第一低掺杂层的Si掺杂浓度远远低于高掺杂N型层的的Si掺杂浓度。
示例性地，高掺杂N型层一共生长了98个周期，每个周期厚度约为25nm，每个周期TMGa/TMAl/SiH4的流量恒定，TMGa的流量为400sccm，TMAl的流量为150sccm，SiH4的流量为100L/min。第一低掺杂层一共生长了2个周期，生长第一低掺杂层时，MO源和SiH4的通入时间与前98个周期不同，从而AlGaN子层和SiN子层的厚度比例有所变化。高掺杂N型层的98个周期AlGaN厚度为4nm，SiH4厚度为1nm，第一低掺杂层的2个周期AlGaN厚度为4.8nm，SiH4厚度为0.2nm。通过调整SiH4的通入时间调整SiN层厚度，第一低掺杂层的掺杂浓度，可以改善外延层的横向电流扩展。
示例性地，低掺杂N型层还包括第二低掺杂层，第二低掺杂层包括顺次层叠在第一低掺杂层上的GaN层和SiN层。
相应地，本步骤可以包括：在第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积高掺杂N型层、第一低掺杂层和第二低掺杂层。
第二低掺杂层的生长方式也采用delta掺杂生长方式生长。
AlGaN偏三维生长，厚度较厚还会有裂纹，生长一层偏二维生长的GaN/SiN层，有助于抑制缺陷向上延伸。
示例性地，低掺杂N型层还包括第三低掺杂层，第三低掺杂层包括顺次层叠在第二低掺杂层上的AlN层和SiN层。
相应地，本步骤可以包括：在第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积高掺杂N型层、第一低掺杂层、第二低掺杂层和第三低掺杂层。
第二低掺杂层的生长方式也采用delta掺杂生长方式生长。
第二低掺杂层中，AlN能带高，有助于提高电流扩展，并可以作为载流子限制层，将载流子限制在量子阱层中进行辐射复合。
示例性地，低掺杂N型层中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
示例性地，低掺杂N型层中Si掺杂浓度为10E17/cm3-10E19/cm3。
步骤205、在N型半导体层上沉积第二未掺杂AlGaN层。
在N型半导体层上沉积第二未掺杂AlGaN层，第二未掺杂AlGaN层的厚度小于第一未掺杂AlGaN层的厚度。
示例性地，第二未掺杂AlGaN层的厚度小于100nm。
第二未掺杂AlGaN层作为后续外延层的接触层，该层太厚，会升高电阻率，因此不宜过厚。
可选地，在生长第二未掺杂AlGaN层之后，还可以生长应力释放层。应力释放层用于将底层晶格失配、热膨胀系数失配积累的应力进行释放。应力释放层一般是InGaN/GaN的复合结构，如InGaN层与GaN层交替生长若干个周期，应力释放层为低温生长，生长温度一般不高于900℃。
步骤206、在第二未掺杂AlGaN层沉积有源层。
有源层为交替生长的多个AlGaN量子阱层和多个AlGaN量子垒层，其中AlGaN量子阱层中的Al组分会影响到外延片的发光波长。
示例性地，量子垒层和量子阱层均为AlGaN层；量子阱层中的Al组分含量低于量子垒层中的Al组分含量。这样，量子垒层才可以起到势垒作用。
紫外发光二极管的外延片的量子垒层组分是AlxGa1-xN，量子阱层组分是AlyGa1-yN，y的大小与发光波长相关。为保证量子垒层发挥势垒作用，x>y，以保证能带高度大于阱层。示例性地，x的取值为0.5，y的取值范围为0.2～0.4。
可选地，量子垒层中Al组分可以呈阶梯状上升或下降，用途是增加势垒台阶。例如，每个量子垒层均分为两个子层，一个子层的Al组分高于另一个子层的Al组分。
可选地，本实施例中有源层5共有6个周期的AlGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，进一步地，6个AlGaN量子阱层的厚度均为2.5nm，6个AlGaN垒层的厚度均为12nm。
量子阱层的生长温度的范围在800℃-950℃间，压力范围在50Torr与200Torr之间；量子垒层的生长温度在900℃-1000℃，生长压力在50Torr到200Torr之间。
步骤207、在有源层上沉积电子阻挡层。
电子阻挡层可以是AlsGa1-sN(0.2<s<0.5)层。
电子阻挡层可以是P型电子阻挡层，P型掺杂剂可以是Mg，掺杂浓度可以是1016cm-3-1018cm-3。P型电子阻挡层可以进一步提高P型半导体层的空穴浓度。
可选地，电子阻挡层为未掺杂AlGaN层。电子阻挡层未掺杂时，简化了制备工艺并提升了电子阻挡效果。
电子阻挡层的生长温度在900℃与1050℃之间，生长压力为50Torr与200Torr间，生长厚度在15nm至60nm间。
步骤208、在电子阻挡层上沉积P型层。
在层上生长一层P型掺杂AlGaN层，厚度在100nm至300nm之间，生长温度在850℃-1050℃之间，生长压力区间为50Torr-200Torr，Mg掺杂浓度在5*1018～1020/cm3之间。
步骤209、在P型层上沉积P型接触层。
在P型掺杂AlGaN层上生长P型接触层GaN，厚度为10nm至300nm之间，生长温度区间为850℃-1050℃，生长压力区间为100Torr-600Torr。
外延层生长结束后，将MOCVD设备的反应腔温度降低，在氮气气氛中退火处理，退火温度区间为650℃-850℃，退火处理5到15分钟，将至室温外延生长结束。
需要说明的是，在本公开实施例中，生长条件均是指控制生长外延片的设备的反应腔中的温度、压力。第一未掺杂AlGaN层、N型半导体层、多量子阱层(有源层)、电子阻挡层、P型层和P型接触层可以均采用MOCVD设备制备。其中，采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种紫外发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括：
衬底和顺次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、第一未掺杂AlGaN层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，
所述N型半导体层包括顺次层叠在所述第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，
所述低掺杂N型层包括顺次层叠在所述高掺杂N型层上的第一低掺杂层和第二低掺杂层，
所述高掺杂N型层和所述第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，所述第二低掺杂层包括顺次层叠在所述第一低掺杂层上的GaN层和SiN层，
所述N型半导体层中的n型掺杂剂是Si，Si由SiN层提供，所述高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于所述低掺杂N型层中所述第一低掺杂层的Si掺杂浓度，且高于所述低掺杂N型层中所述第二低掺杂层的Si掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述低掺杂N型层还包括第三低掺杂层，
所述第三低掺杂层包括顺次层叠在所述第二低掺杂层上的AlN层和SiN层。
3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
4.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述外延片还包括第二未掺杂AlGaN层，
所述第二未掺杂AlGaN层位于所述N型半导体层和所述有源层之间，所述第二未掺杂AlGaN层的厚度小于所述第一未掺杂AlGaN层的厚度。
5.一种紫外发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供衬底；
顺次在所述衬底上沉积低温缓冲层和第一未掺杂AlGaN层；
在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，所述N型半导体层包括顺次层叠在所述第一未掺杂AlGaN层上的高掺杂N型层和低掺杂N型层，所述低掺杂N型层包括层叠在所述高掺杂N型层上的第一低掺杂层，所述高掺杂N型层和所述第一低掺杂层均包括交替分布的多个AlGaN层和多个SiN层，所述低掺杂N型层还包括第二低掺杂层，所述第二低掺杂层包括顺次层叠在所述第一低掺杂层上的GaN层和SiN层，所述在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，包括：在所述第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积所述高掺杂N型层、所述第一低掺杂层和所述第二低掺杂层，所述N型半导体层中的n型掺杂剂是Si，Si由SiN层提供，所述高掺杂N型层中Si掺杂浓度高于所述低掺杂N型层中所述第一低掺杂层的Si掺杂浓度，且高于所述低掺杂N型层中所述第二低掺杂层的Si掺杂浓度；
顺次在所述N型半导体层上沉积有源层和P型半导体层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述低掺杂N型层还包括第三低掺杂层，所述第三低掺杂层包括顺次层叠在所述第二低掺杂层上的AlN层和SiN层，
所述在所述第一未掺杂AlGaN层上沉积N型半导体层，包括：
在所述第一未掺杂AlGaN层上顺次沉积所述高掺杂N型层、所述第一低掺杂层、所述第二低掺杂层和所述第三低掺杂层。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述低掺杂N型层中Si掺杂浓度低于10E19/cm3。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述外延片还包括第二未掺杂AlGaN层，所述顺次在所述N型半导体层上沉积有源层和P型半导体层之前，还包括：
在所述N型半导体层上沉积第二未掺杂AlGaN层，所述第二未掺杂AlGaN层的厚度小于所述第一未掺杂AlGaN层的厚度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011489457.5A CN112687773B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011489457.5A CN112687773B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112687773A CN112687773A (zh) | 2021-04-20 |
| CN112687773B true CN112687773B (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=75448315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011489457.5A Active CN112687773B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112687773B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114447165B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-09-15 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | Led外延结构及其制备方法 |
| CN116885066B (zh) * | 2023-09-04 | 2023-12-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033513A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Shiro Sakai | 発光素子 |
| CN103762286A (zh) * | 2013-08-09 | 2014-04-30 | 青岛杰生电气有限公司 | 高光萃取效率发光器件 |
| CN105742428A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-06 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN106601882A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-04-26 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
| CN109244199A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片 |
| CN109346568A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-02-15 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-16 CN CN202011489457.5A patent/CN112687773B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033513A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Shiro Sakai | 発光素子 |
| CN103762286A (zh) * | 2013-08-09 | 2014-04-30 | 青岛杰生电气有限公司 | 高光萃取效率发光器件 |
| CN105742428A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-06 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN106601882A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-04-26 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
| CN109244199A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片 |
| CN109346568A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-02-15 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112687773A (zh) | 2021-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108336203B (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN110718612B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| WO2009148075A1 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、およびランプ | |
| CN110148652B (zh) | 发光二极管的外延片的制备方法及外延片 | |
| CN112885937B (zh) | 垂直结构发光二极管芯片的p电极的制备方法 | |
| CN112687773B (zh) | 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 | |
| CN110364598B (zh) | 发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN116190520A (zh) | 提高波长良率的led外延片及其制备方法、led芯片 | |
| CN115295693A (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109671817B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109273571B (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN112397622B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116978992A (zh) | 发光二极管及其制备方法 | |
| CN109473521B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109786522B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109346561B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片的制备方法 | |
| CN112510124B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN111883623B (zh) | 近紫外发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN114464709A (zh) | 一种led外延片、外延生长方法及led芯片 | |
| CN112820809A (zh) | 紫外发光二极管芯片及其p电极的制备方法 | |
| CN113113515A (zh) | 发光二极管外延片的生长方法 | |
| CN112331750A (zh) | 紫外发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN112331749B (zh) | 紫外发光二极管的外延片及其制备方法 | |
| CN113161457B (zh) | 紫外发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109860360B (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |